断面積から抵抗を見つける方法。 導体の電気抵抗

電気抵抗とは、閉回路を流れる電流を検出し、電荷の自由な流れを弱めたり阻害したりする抵抗を指します。

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マルチメーターで抵抗を測定する

抵抗の物理的概念

電子は、電流が流れると、途中で遭遇する抵抗に応じて組織的に導体中を循環します。 この抵抗が低いほど、電子のミクロの世界に存在する秩序は大きくなります。 しかし、抵抗が高くなると、それらは互いに衝突し始め、熱エネルギーを放出します。 この点に関して、導体の温度は常にわずかに上昇しますが、電子の移動に対する抵抗が大きくなるほど、その量は大きくなります。

使用材料

最良の導体を含む既知の金属はすべて、多かれ少なかれ電流の通過に対して耐性があります。 金や銀は抵抗値が最も低いですが高価であるため、電気伝導率の高い銅がよく使われます。 小さいスケールではアルミニウムが使用されます。

電流の通過に対する最大の抵抗は、ニクロム線 (ニッケル (80%) とクロム (20%) の合金) です。 抵抗器に広く使用されています。

一般的に使用されるもう 1 つの抵抗材料はカーボンです。 電子回路で使用するために、固定抵抗と加減抵抗器がそれから作られています。 固定抵抗器とポテンショメータは、オーディオ アンプのボリュームやトーンを制御する場合など、電流と電圧の値を調整するために使用されます。

抵抗の計算

負荷抵抗の値を計算するには、電流と電圧の値がわかっている場合、オームの法則から導かれた式が主な式として使用されます。

測定単位はオームです。

抵抗器の直列接続の場合、合計抵抗は個々の値を合計することで求められます。

R = R1 + R2 + R3 + …..

並列接続する場合は、次の式が使用されます。

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

パラメータと製造材料を考慮して、ワイヤの電気抵抗を見つけるにはどうすればよいでしょうか? これには別の抵抗公式があります。

R = ρ x l/S、ここで:

• l – ワイヤーの長さ、
• S – 断面の寸法、
• ρ – 線材の体積固有抵抗。

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抵抗の計算式

ワイヤの幾何学的寸法を測定できます。 ただし、この式を使用して抵抗を計算するには、係数 ρ を知る必要があります。

重要！ビート値 体積抵抗はさまざまな材料に対してすでに計算されており、特別な表にまとめられています。

係数の値を使用すると、寸法を考慮せずに、物理的特性に従って、特定の温度におけるさまざまな種類の導体の抵抗を比較できます。 これは例で説明できます。

長さ 500 m の銅線の電気抵抗を計算する例:

1. ワイヤの断面寸法が不明な場合は、ノギスで直径を測定できます。 それが 1.6 mm であるとしましょう。
2. 断面積を計算するときは、次の式が使用されます。

すると、S = 3.14 x (1.6/2)² = 2 mm²になります。

1. 表を使用すると、銅の ρ の値は 0.0172 Ohm x m/mm² に等しいことが分かりました。
2. ここで、計算された導体の電気抵抗は次のようになります。

R = ρ x l/S = 0.0172 x 500/2 = 4.3 オーム。

もう一つの例– 断面積 0.1 mm²、長さ 1 m のニクロム線:

1. ニクロムの ρ インジケーターは 1.1 Ohm x m/mm² です。
2. R = ρ x l/S = 1.1 x 1/0.1 = 11 オーム。

2 つの例では、長さ 1 メートル、断面積が 20 分の 1 のニクロム線は、500 メートルの銅線よりも電気抵抗が 2.5 倍大きいことが明確に示されています。

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一部の金属の抵抗率

重要！抵抗は温度の影響を受け、温度が上昇すると抵抗値は増加し、逆に温度が低下すると抵抗値は減少します。

インピーダンス

インピーダンスは、無効負荷を考慮した抵抗のより一般的な用語です。 AC 回路の抵抗の計算には、インピーダンスの計算が含まれます。

抵抗器は特定のタスクを実行するための能動抵抗を提供しますが、無効成分は一部の回路コンポーネントの残念な副産物です。

2 種類のリアクタンス:

1. 誘導的。 コイルによって作成されます。 計算式：

X (L) = 2π x f x L、ここで:

• f – 電流周波数 (Hz)、
• L – インダクタンス (H);

1. 容量性。 コンデンサーによって作成されます。 次の式を使用して計算されます。

X (C) = 1/(2π x f x C)、

ここで、C は容量 (F) です。

アクティブな対応物と同様に、リアクタンスはオームで表され、回路を流れる電流も制限します。 回路内に静電容量とインダクタの両方がある場合、合計抵抗は次のようになります。

X = X (L) – X (C)。

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能動、誘導、容量性リアクタンス

重要！無効負荷の公式からは興味深い特徴が得られます。 交流の周波数が高くなるほどインダクタンスが大きくなり、X(L)は大きくなります。 逆に、周波数と静電容量が高くなるほど、X (C) は小さくなります。

インピーダンスを求める (Z) は、アクティブ コンポーネントとリアクティブ コンポーネントの単純な追加ではありません。

Z = √ (R² + X²)。

例1

工業用周波数電流を使用する回路のコイルのアクティブ抵抗は 25 オーム、インダクタンスは 0.7 H です。 インピーダンスを計算できます。

1. X (L) = 2π x f x L = 2 x 3.14 x 50 x 0.7 = 218.45 オーム;
2. Z = √ (R² + X (L)²) = √ (25² + 218.45²) = 219.9 オーム。

Tan φ = X (L)/R = 218.45/25 = 8.7。

角度φは約８３度である。

例 2

容量100μF、内部抵抗12オームのコンデンサがあります。 インピーダンスを計算できます。

1. X (C) = 1/(2π x f x C) = 1/ 2 x 3.14 x 50 x 0.0001 = 31.8 オーム;
2. Z = √ (R² + X (C)²) = √ (12² + 31.8²) = 34 オーム。

インターネットでは、電気回路全体またはその部分の抵抗とインピーダンスを簡単に計算できるオンライン計算機を見つけることができます。 そこでは、計算データを入力し、計算結果を記録するだけです。

ビデオ

電気回路または導体を特徴付ける他の指標の中でも、電気抵抗を強調する価値があります。 これは、電子の方向のある通過を妨げる物質の原子の能力を決定します。 この値を決定する際には、抵抗計という特殊な装置と、量と材料の物理的特性の間の関係の知識に基づく数学的計算の両方が役立ちます。 インジケーターはオーム (Ohm) 単位で測定され、記号 R で指定されます。

オームの法則 - 抵抗を決定するための数学的アプローチ

Georg Ohm によって確立された関係は、概念の数学的関係に基づいて、電圧、電流、抵抗の間の関係を定義します。 線形関係 - R = U/I (電圧と電流の比) - の妥当性は、すべての場合に観察されるわけではありません。
単位 [R] = B/A = オーム。 1 オームは、1 ボルトの電圧で 1 アンペアの電流が流れる材料の抵抗です。

抵抗を計算するための実験式

材料の導電率に関する客観的なデータは、材料自身の特性と外部影響に対する反応の両方を決定する物理的特性から得られます。 これに基づいて、導電率は次の要素に依存します。

• サイズ。
• 幾何学模様。
• 気温。

導電性材料の原子は、方向付けられた電子と衝突し、電子の前進を妨げます。 後者の濃度が高いと、原子はそれらに抵抗できなくなり、導電率が高くなります。 実質的に導電率がゼロである誘電体では、大きな抵抗値が一般的です。

各導体の特徴の 1 つは、その抵抗率 (ρ) です。 これは、導体材料および外部の影響に対する抵抗の依存性を決定します。 これは、長さ 1 m (ℓ)、断面積 1 平方メートルの寸法の導体データを表す固定 (1 つのマテリアル内の) 値です。 したがって、これらの量間の関係は次の関係式で表されます: R = ρ* ℓ/S:

• 材料の導電率は、長さが増加するにつれて減少します。
• 導体の断面積が増加すると、その抵抗が減少します。 このパターンは電子密度の減少によるもので、その結果、物質粒子と物質粒子の接触が少なくなります。
• 材料の温度が上昇すると抵抗が増加し、温度が低下すると抵抗が減少します。

式 S = πd 2 / 4 に従って断面積を計算することをお勧めします。長さを決定するには巻尺が役立ちます。

力（P）との関係

オームの法則の公式に基づくと、U = I*R および P = I*U となります。 したがって、P = I 2 *R および P = U 2 /R となります。
電流と電力の大きさがわかれば、抵抗は R = P/I 2 として決定できます。
電圧と電力がわかれば、抵抗は次の式を使用して簡単に計算できます: R = U 2 /P。

材料の抵抗およびその他の関連特性の値は、特別な測定器を使用するか、確立された数学的法則に基づいて取得できます。

アマチュア無線家の皆さん、こんにちは！
ウェブサイト「」へようこそ

数式はエレクトロニクス科学の骨格を形成します。 経験豊富な専門家は、大量の無線素子をテーブルの上に放り出し、それらを再接続してその結果何が生まれるかを理解しようとするのではなく、既知の数学的および物理的法則に基づいて新しい回路を即座に構築します。 電子部品の定格と回路の動作パラメータの特定の値を決定するのに役立つ式です。

数式を使用して既製の回路を最新化することも同様に効果的です。 たとえば、電球を備えた回路で正しい抵抗を選択するには、直流に対する基本的なオームの法則を適用できます (これについては、歌詞の紹介の直後の「オームの法則の関係」セクションで読むことができます)。 したがって、電球をより明るく輝かせたり、逆に暗くしたりすることができます。

この章では、電子機器の作業中に遅かれ早かれ遭遇することになる多くの基本的な物理公式を紹介します。 それらの中には何世紀にもわたって知られているものもありますが、私たちは今でもそれらをうまく使い続けており、私たちの孫たちもそうでしょう。

オームの法則の関係

オームの法則は、電圧、電流、抵抗、電力の関係です。 これらの各値を計算するためのすべての導出式を表に示します。

この表では、一般に受け入れられている次の物理量の指定を使用しています。

U- 電圧 (V)、

私- 電流 (A)、

R- 電力、W)、

R- 抵抗 (オーム)、

次の例を使用して練習してみましょう: 回路の電力を見つける必要があるとします。 その端子の電圧は 100 V、電流は 10 A であることが知られています。その場合、オームの法則による電力は 100 x 10 = 1000 W に等しくなります。 取得した値は、たとえば、デバイスに入力する必要があるヒューズの定格を計算したり、住宅オフィスの電気技師が電気工事の終わりに個人的に持ってくる電気料金の見積もりなどに使用できます。月。

別の例を示します。この回路に流す電流がわかっている場合、電球を備えた回路の抵抗の値を知る必要があるとします。 オームの法則によれば、電流は次のようになります。

I=U/R

電球、抵抗、電源（電池）からなる回路を図に示します。 上記の公式を使用すると、小学生でも必要な抵抗を計算できます。

この式の何が何でしょうか？ 変数を詳しく見てみましょう。

> Uピット(V または E と書かれることもあります): 供給電圧。 電流が電球を通過すると、電球にかかる電圧がいくらか降下するため、この降下の大きさ (通常は電球の動作電圧、この場合は 3.5 V) を電源の電圧から差し引く必要があります。 。 たとえば、Up = 12 V の場合、電球全体で 3.5 V が降下すると、U = 8.5 V になります。

> 私: 電球に流れる予定の電流 (アンペア単位で測定)。 私たちの場合 - 50 mA。 式内の電流はアンペアで示されているため、50 ミリアンペアはその一部 (0.050 A) にすぎません。

> R: 電流制限抵抗器の希望の抵抗値 (オーム単位)。

続けて、抵抗を計算する式に、U、I、R の代わりに実数を入れることができます。

R = U/I = 8.5 V / 0.050 A = 170 オーム

抵抗の計算

単純な回路内の 1 つの抵抗の抵抗値を計算するのは非常に簡単です。 ただし、他の抵抗が並列または直列に追加されると、回路全体の抵抗も変化します。 直列に接続されたいくつかの抵抗の合計抵抗は、それぞれの個別の抵抗の合計に等しくなります。 並列接続の場合は、すべてが少し複雑になります。

コンポーネントの相互接続方法に注意を払う必要があるのはなぜですか? これにはいくつかの理由があります。

> 抵抗器の抵抗値は特定の固定範囲の値にすぎません。 回路によっては、抵抗値を正確に計算する必要がありますが、正確にこの値の抵抗が存在しない可能性があるため、いくつかの素子を直列または並列に接続する必要があります。

> 抵抗を持つ部品は抵抗だけではありません。 たとえば、電気モーターの巻線にも電流に対する抵抗があります。 多くの実際的な問題では、回路全体の合計抵抗を計算する必要があります。

直列抵抗の抵抗値の計算

直列に接続された抵抗の合計抵抗を計算する式は非常に単純です。 すべての抵抗を合計する必要があるだけです。

Rtotal = R1 + R2 + R3 + … (要素の数だけ)

この場合、値 R1、R2、R3 などは個々の抵抗器または他の回路コンポーネントの抵抗値であり、Rtotal は結果として得られる値です。

したがって、たとえば、値が 1.2 および 2.2 kOhm で直列に接続された 2 つの抵抗の回路がある場合、回路のこのセクションの合計抵抗は 3.4 kOhm に等しくなります。

並列抵抗の抵抗値の計算

並列抵抗で構成される回路の抵抗を計算する必要がある場合、状況は少し複雑になります。 式は次の形式になります。

R 合計 = R1 * R2 / (R1 + R2)

ここで、R1 と R2 は個々の抵抗器または他の回路要素の抵抗値であり、Rtot は結果として得られる値です。 したがって、値が 1.2 および 2.2 kOhm の同じ抵抗を並列接続すると、次のようになります。

776,47 = 2640000 / 3400

3 つ以上の抵抗器からなる電気回路の抵抗値を計算するには、次の式を使用します。

容量の計算

上記の式は容量の計算にも有効ですが、まったく逆の場合のみ有効です。 抵抗と同様に、回路内の任意の数のコンポーネントをカバーするように拡張できます。

並列コンデンサの静電容量の計算

並列コンデンサで構成される回路の静電容量を計算する必要がある場合は、それらの値を加算するだけです。

コミューン = CI + C2 + SZ + ...

この式において、CI、C2、SZ は個々のコンデンサの静電容量、Ctotal は合計値です。

直列コンデンサの静電容量の計算

直列に接続された一対のコンデンサの合計静電容量を計算するには、次の式を使用します。

共通 = C1 * C2 / (C1 + C2)

ここで、C1 と C2 は各コンデンサの静電容量値、Ctot は回路の合計静電容量です。

3 つ以上の直列接続されたコンデンサの静電容量の計算

回路内にコンデンサはありますか? たくさんの？ 大丈夫です。たとえすべてが直列に接続されていたとしても、この回路の結果として得られる静電容量をいつでも見つけることができます。

では、1 つで十分な場合に、なぜ一度に複数のコンデンサを直列に接続するのでしょうか? この事実の論理的な説明の 1 つは、回路静電容量の特定の値を取得する必要があるということです。この値は、標準シリーズの定格に類似するものはありません。 場合によっては、特に無線受信機などの敏感な回路では、より厄介な道を歩まなければならないことがあります。

エネルギー方程式の計算

実際に最も広く使用されているエネルギー測定単位はキロワット時、または電子機器の場合はワット時です。 デバイスがオンになっている時間を知ることで、回路が消費するエネルギーを計算できます。 計算式は次のとおりです。

ワット時 = P x T

この式では、文字 P はワット単位で表される消費電力を示し、T は時間単位の動作時間を示します。 物理学では、消費されるエネルギー量をワット秒 (ジュール) で表すのが通例です。 これらの単位でエネルギーを計算するには、ワット時を 3600 で割ります。

RC回路の定容量の計算

電子回路では、時間遅延を与えたり、パルス信号を長くしたりするために RC 回路がよく使用されます。 最も単純な回路は、抵抗とコンデンサだけで構成されます (これが RC 回路という用語の由来です)。

RC 回路の動作原理は、充電されたコンデンサが抵抗を介して瞬時にではなく、一定期間にわたって放電されることです。 抵抗器および/またはコンデンサの抵抗が大きいほど、静電容量の放電にかかる時間が長くなります。 回路設計者は、単純なタイマーや発振器を作成したり、波形を変更したりするために RC 回路を使用することがよくあります。

RC 回路の時定数はどのように計算できますか? この回路は抵抗とコンデンサで構成されているため、式では抵抗と容量の値が使用されます。 一般的なコンデンサの静電容量はマイクロファラッド程度かそれ以下であり、システム単位はファラッドであるため、式は分数で計算されます。

T=RC

この式では、T は秒単位の時間を表し、R はオーム単位の抵抗を表し、C はファラッド単位の静電容量を表します。

たとえば、2000 オームの抵抗が 0.1 µF のコンデンサに接続されているとします。 このチェーンの時定数は 0.002 秒、つまり 2 ミリ秒に等しくなります。

最初に超小型の静電容量単位をファラッドに変換しやすくするために、表を作成しました。

周波数と波長の計算

以下の式からわかるように、信号の周波数は波長に反比例する量です。 これらの公式は、無線エレクトロニクスを扱う場合、たとえば、アンテナとして使用する予定のワイヤの長さを見積もる場合に特に役立ちます。 以下のすべての式では、波長はメートル単位で表され、周波​​数はキロヘルツ単位で表されます。

信号周波数の計算

独自のトランシーバーを構築し、アマチュア無線ネットワークで世界の別の地域から来た同じ愛好家とチャットするために電子工学を勉強したいとします。 電波の周波数と長さは式の中で並んでいます。 アマチュア無線ネットワークでは、オペレーターがこれこれの波長で動作しているという発言をよく耳にします。 波長を指定して無線信号の周波数を計算する方法は次のとおりです。

周波数 = 300000 / 波長

この式の波長はミリメートル単位で表され、フィート、アルシン、オウム単位ではありません。 周波数はメガヘルツで示されます。

信号波長の計算

周波数が既知であれば、同じ式を使用して無線信号の波長を計算できます。

波長 = 300000 / 周波数

結果はミリメートルで表され、信号周波数はメガヘルツで表示されます。

計算例をあげてみましょう。 アマチュア無線家が 50 MHz (1 秒あたり 5,000 万サイクル) の周波数で友人​​と通信するとします。 これらの数値を上記の式に代入すると、次のようになります。

6000 ミリメートル = 300000/50MHz

ただし、多くの場合、長さのシステム単位であるメートルが使用されるため、計算を完了するには、波長をよりわかりやすい値に変換するだけで済みます。 1 メートルは 1000 ミリメートルなので、結果は 6 メートルになります。アマチュア無線家は自分の無線局を 6 メートルの波長に合わせたことがわかります。 いいね！

電気回路の要素は 2 つの方法で接続できます。 直列接続では要素が互いに接続され、並列接続では要素が並列分岐の一部になります。 抵抗器の接続方法によって、回路の合計抵抗を計算する方法が決まります。

ステップ

シリアル接続

回路が直列かどうかを確認します。シリアル接続は、分岐のない単一の回路です。 抵抗またはその他の要素は前後に配置されます。

個々の要素の抵抗を合計します。直列回路の抵抗は、この回路に含まれるすべての要素の抵抗の合計に等しくなります。 直列回路のどの部分でも電流の強さは同じなので、抵抗は単純に加算されます。

• たとえば、直列回路は、抵抗値が 2 オーム、5 オーム、7 オームである 3 つの抵抗で構成されます。 合計回路抵抗: 2 + 5 + 7 = 14 オーム。

1. 各回路要素の抵抗が不明な場合は、オームの法則: V = IR を使用します。ここで、V は電圧、I は電流、R は抵抗です。 まず電流と総電圧を求めます。

   オームの法則を説明する式に既知の値を代入します。抵抗を分離するには、式 V = IR を書き換えます: R = V/I。 既知の値をこの式に代入して、総抵抗を計算します。

   • たとえば、電流源の電圧は 12 V、電流は 8 A です。直列回路の合計抵抗は、R O = 12 V / 8 A = 1.5 オームです。

   並列接続

   1. 回路が並列かどうかを判断します。並列チェーンはある時点でいくつかの枝に分岐し、その後再び接続されます。 電流は回路の各分岐を流れます。

      各分岐の抵抗に基づいて合計抵抗を計算します。各抵抗器は 1 つの脚に流れる電流の量を減らすため、回路全体の抵抗にはほとんど影響しません。 合計抵抗を計算する式: R 1 は最初のブランチの抵抗、R 2 は 2 番目のブランチの抵抗、というように最後のブランチ R n まで続きます。

      • たとえば、並列回路は、抵抗が 10 オーム、2 オーム、1 オームである 3 つの分岐で構成されます。
        数式を使用する 1 R O = 1 10 + 1 2 + 1 1 (\displaystyle (\frac (1)(R_(O)))=(\frac (1)(10))+(\frac (1)(2))+ (\frac (1)(1))) R O を計算するには
        分数を共通の分母に分解する： 1 R O = 1 10 + 5 10 + 10 10 (\displaystyle (\frac (1)(R_(O)))=(\frac (1)(10))+(\frac (5)(10))+ (\frac (10)(10)))
        1 R O = 1 + 5 + 10 10 = 16 10 = 1 , 6 (\displaystyle (\frac (1)(R_(O)))=(\frac (1+5+10)(10))=(\ frac (16)(10))=1.6)
        両辺に R O を掛けます: 1 = 1.6R O
        R O = 1 / 1.6 = 0,625 オーム。

   2. 既知の電流と電圧から抵抗を計算します。各回路要素の抵抗が不明な場合はこれを行ってください。

      既知の値をオームの法則の式に代入します。回路内の合計電流と電圧がわかっている場合、オームの法則、R = V/I を使用して合計抵抗が計算されます。

      • たとえば、並列回路の電圧は 9 V、合計電流は 3 A です。合計抵抗: R O = 9 V / 3 A = 3 オーム。

   3. 抵抗がゼロの枝を探します。並列回路の分岐に抵抗がまったくない場合、すべての電流がその分岐を流れます。 この場合、回路の合計抵抗は 0 オームです。

   結合接続

   1. 組み合わせ回路を直列と並列に分けます。組み合わせ回路には、直列と並列の両方に接続された要素が含まれます。 回路図を見て、直列および並列に接続された要素を含むセクションに分割する方法を考えてください。 各セクションをトレースすると、合計抵抗を計算しやすくなります。

      • たとえば、回路には、抵抗値が 1 オームの抵抗器と、抵抗値が 1.5 オームの抵抗器が含まれています。 2 番目の抵抗器の後ろで、回路は 2 つの並列分岐に分岐します。1 つの分岐には抵抗値が 5 オームの抵抗器が含まれ、もう 1 つの分岐には抵抗値が 3 オームの抵抗器が含まれます。 2 つの並列分岐をトレースして、回路図上で強調表示します。

   2. 並列回路の抵抗を求めます。これを行うには、次の式を使用して並列回路の合計抵抗を計算します。 1 R O = 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3 + 。 。 。 1 R n (\displaystyle (\frac (1)(R_(O)))=(\frac (1)(R_(1)))+(\frac (1)(R_(2)))+(\ frac (1)(R_(3)))+...(\frac (1)(R_(n))).

      • この例では、並列回路には 2 つの分岐が含まれており、その抵抗は R 1 = 5 オームと R 2 = 3 オームです。
        1 R p a r = 1 5 + 1 3 (\displaystyle (\frac (1)(R_(par)))=(\frac (1)(5))+(\frac (1)(3))
        1 R p a r = 3 15 + 5 15 = 3 + 5 15 = 8 15 (\displaystyle (\frac (1)(R_(par)))=(\frac (3)(15))+(\frac (5) )(15))=(\frac (3+5)(15))=(\frac (8)(15))
        R p a r = 15 8 = 1 , 875 (\displaystyle R_(par)=(\frac (15)(8))=1.875)オーム。

   3. チェーンを簡素化します。並列回路の合計抵抗がわかったら、その抵抗を計算値と等しい 1 つの要素に置き換えることができます。

      • この例では、2 つの並列脚を削除し、1 つの 1.875 オーム抵抗器に置き換えます。

   4. 直列に接続された抵抗の抵抗値を合計します。並列回路を 1 つの要素に置き換えると、直列回路が得られます。 直列回路の合計抵抗は、この回路に含まれるすべての要素の抵抗の合計に等しくなります。

      • 回路を単純化すると、1 オーム、1.5 オーム、1.875 オームの抵抗を持つ 3 つの抵抗で構成されます。 3 つの抵抗はすべて直列に接続されています。 R O = 1 + 1、5 + 1、875 = 4、375 (\displaystyle R_(O)=1+1.5+1.875=4.375)オーム。

電線には電流が流れ、それによって照明が点灯したり、電気エネルギーを消費する機器が動作したりすることは誰もが知っています。 これは日常生活にすっかり定着しているため、この現象の物理的要素について誰も考えていません。 職業上の活動が物理学に関係のない人が電気抵抗、電流、電力について最後に聞いたのは、学校の物理学の授業の中ででした。

物理学は非常に複雑な科学であり、数式や計算だけでなく、主に概念にも基づいています。 これは特に「電気」のセクションで顕著であり、それ自体は物質ではなく、「触れたり」見たりすることはできませんが、同時に人間の生活において重要な位置を占めています。

抵抗力とは何ですか？ 電気回路とは何ですか? なぜ電流は強力なのでしょうか？ 学校を卒業して長い人にとって、答えよりも疑問の方が多く、電線の絶縁下​​で実際に何が起こっているのかについて少なくとも一般的なアイデアを持っている人はほとんどいません。

電流が導体を通過すると、導体内でどのようなプロセスが発生しますか?

電流を流す能力のある物体を、一方がプラス極、もう一方がマイナス極になるように置くと、電流が流れ始めます。 電流は、非常に単純化した形で、負の電子の方向性の動きです。 この場合、マイナスの電荷を持った粒子はプラス極に引き寄せられます。 このため、電気回路の極性を区別するのが一般的であり、プラスとマイナスを考慮して取り付けられたバッテリーを接続するときに気づきやすいです。

電子が移動すると、その経路に沿って物質の原子に遭遇し、衝突の結果、エネルギーの一部がそこに伝達され、物体の加熱につながり、電流が流れるようになります。 この場合、衝突中に電子の速度が低下します。 発生する電場には、減速した電子を再加速する能力があり、電子は再び陽極に向かって移動を開始します。 身体が電場の発生源に接続されている限り、このプロセス全体は終わりがありません。 場の抵抗を受けるのは移動する電子であり、荷電粒子の経路にある障害物の数とこの値の間には直接的な関係があります。 衝突する電子の数が増えると、回路内の電流の抵抗が増加します。

回路抵抗 - それは何ですか?

抵抗の定義には 2 種類あります。 1 つ目はオームの法則に基づいています。 この定義によれば、回路抵抗は導体に発生する電圧値を導体を流れる電流で割った結果として求められる数値です。 この場合の抵抗の式は次のようになります。

R - 抵抗。
U - 電圧。
I - 現在の強さ。

抵抗式の 2 番目の定義は、導電性材料の物理的特性に基づいています。 ソース抵抗は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する身体の能力を示す数値でもあります。 2 番目のケースの抵抗の式 (オーム) は次のとおりです。

R=(p*l)/S、ここで

R - 抵抗。
p - 抵抗率。
l は導体の長さです。
S - 断面積。

さらに、両方の定義は正しく、そうする権利がありますが、主に学校のコースでは最初の公準のみを学習します。 抵抗を決定する単位であるオームは、この現象の存在そのものを発見し、その性質を説明した科学者の名前にちなんで名付けられました。

オームの法則またはオームの力とは何ですか

電気の物理的本質を理解するための非常に重要な発見の 1 つは、オームによって発見された、電流の電圧依存性を推定する法則です。 この法則は簡単な実験に基づいています。 普通の電球と電流計で構成される単純な回路があると想像してみましょう。 大きなガルバニ素子が回路に追加されると、ランプのフィラメントが加熱せず、ネットワークに事実上電流が流れないことが観察できます。 しかし、既存のガルバニ電池を新しいバッテリーまたは電源と交換すると、電球が即座に点灯し、ネットワーク内の電流が増加します。 ネットワークの両端の電流を測定すると、バッテリーがネットワークに接続されると電圧が大幅に増加することがわかります。

回路セクションのオームの法則

この実験から、オームが定式化した法則が導き出されます。これは、電流を流す体内の電流強度は、回路または導体の端に供給される電圧が増加するにつれて増加するというものです。 この場合、電流の強さは電圧に正比例し、抵抗に反比例します。 オームの法則は、電流、抵抗、電圧が関与する依存関係です。

抵抗の種類

物理学では、いくつかの種類の電気抵抗を区別します。

1. 特定の。 抵抗率は、金属または他の物体が電気体の通過に抵抗する能力を指します。 比抵抗値が高いということは、その材料の導体性が低いことを意味します。
2. 配線抵抗。 この場合、オーム単位の抵抗の式には、ワイヤの断面直径、特定の金属の抵抗率、およびワイヤの長さが含まれます。
3. 表面抵抗。 このタイプは、薄い材料、特にフィルムの抵抗率を計算するために使用されます。 表面抵抗の場合、式中の断面直径は全体の寸法（厚さ、長さ、幅）で表されます。

電気抵抗は、電流の作用を制御し制限することが主な役割である抵抗器の作成を可能にする重要な概念です。 この部品には熱を放散する機能があるため、抵抗を使用すると電圧の上昇を防ぐことができます。 また、現代の基板や回路には不可欠な部品である抵抗が電圧を分圧するために使用され、この特性が低下します。